PCB伝送線路とは?

2020 年 3 月 12 日

通常の送電線は、変電所から地域内のさまざまな配電ユニットなど、ある地点から別の地点、または複数の地点に電気を送るために使用される一種のケーブルです。つまり、基本的に電気信号を送信します。同じライン上で、PCB 伝送ラインは、プリント回路基板上の送信機と受信機との間で信号を転送するために使用される RF 相互接続です。これは 2 つの導体で構成され、1 つは信号をトレースし、もう 1 つはリターン パスをトレースします。 RF 相互接続または PCB 送信機は、通常の送電線とは大きく異なる動作をします。この投稿では、PCB 伝送線路の詳細に焦点を当てています。

PCB における伝送線路の重要性

伝送ラインは、シリアル リンクの損失とその後のコストを防ぐという点で非常に重要です。これは特に高周波回路に当てはまります。これらの場合、誘電損失と信号の中断の可能性が高くなるからです。そのため、伝送線路の形式とモデリングを慎重に検討し、設計段階で最終決定する必要があります。幸いなことに、製造における技術の進歩、集積回路モデリング、および動作周波数の増加により、デジタル回路設計を RF およびマイクロ波接続で実装できるようになりました。ここでは、回路基板のトレースを正確に接続するために、特定の伝送線路パラメータを考慮することが重要です。この点で役立つと思われるいくつかの指針を以下に示します:

• 伝送線路は、基本的に、発電側と受信側を持つ 2 つ以上のポートのネットワークです。したがって、ほとんどの伝送線路には少なくとも 2 つの導体があります。
• 三相送電線の場合、3 つの導体が必要です。通常の同軸ケーブルまたは PCB トレースを伝送線路として使用できます。
• PCB とそのアプリケーションに必要な抵抗を考慮する必要があります。これは、優れた導体材料とこれらの導体の大きな表面積によって抵抗が減少するためです。したがって、これら 2 つの要因は抵抗に反比例します。これは、大きな波長と長い回線パスに適用できます。幸いなことに、抵抗や低周波用途だけでなく、送電線が検討されている現在、より良いオプションが利用可能です。
• 波長が短く回路サイズが小さい場合、伝送路の動作はまったく異なります。特定の長さでの 2 つの導体間の静電容量と、伝送線路の導体長にわたるループ インダクタンスにも影響があります。
• 抵抗とコンダクタンスも適用できますが、これらは合成パラメータです。これは、コンダクタンスが導体間の誘電損失に基づいて導出される値であるためです。抵抗は、導体に使用される材料の物理的特性と利用可能な表面積、または回路基板の物理的寸法の結果です。
• コンダクタンス、キャパシタンスなどのこれらすべての特性と、高周波信号への影響に基づいて、伝送線路の動作が決定されます。
• これらの線は、ある点から別の点へ信号を転送するだけだと思う​​かもしれません。それが伝送線路のコア機能ですが、設計は慎重に行う必要があります。トレースと伝送線路の設計に抜け穴があると、PCB の機能に直接影響します。
• 高度な製造技術を使用することは、高周波アプリケーションや伝送線路として使用される短いトレースの場合に完璧な設計を行うための鍵です。また、高品質の誘電材料を使用することも重要です。また、コンポーネントや一般的な PCB のサイズが日々縮小しているため、優れた製造技術と実装技術により、基板上にコンポーネントを簡単かつ正確に配置でき、小さな領域に収めることができます。

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